混凝土配合比参数的调整与优化

混凝土配合比参数的调整与优化混凝土俗称“砼”（人工石），是由胶凝材料、水、骨料、掺合料和外加剂等混凝土配合比设计是根据具体工程要求、工程特点、施工工艺以及所用原材料基本性能，按照技术可行、经济合理的原则，设计出的个原材料比例关系。按一定的比例拌制而成的拌合物。混凝土配合比是各组成材料之间的比例关系，计算和确定这种比例关系的过程就是配合比设计。混凝土配合比设计应遵循以下原则：（1）满足工程设计的强度要求；（2）符合工程所处环境的耐久性要求；（3）满足施工要求的和易性；（4）经济合理。混凝土配合比设计是一个相对比较复杂的过程，按照规范的过程计算（或者经验），初步计算出一个配合比，在根据一系列试配、检测、调整、验证、修正等得出满足强度、耐久性和工作性要求的配合比。混凝土配合比设计前，首先要了解混凝土的设计强度，工程所处的环境对耐久性的要求、施工工作性要求（坍落度值）等。其次要了解自己所用原材料的情况，如水泥的强度等级、凝结时间等；砂的级配、细度模数、含泥量等；石的级配、含泥量、压碎指标、针片状含量等；掺外加剂及矿粉质量及性能等。混凝土配合比设计实际上就是水胶比、砂率、用水量确定的过程，这三个参数一旦确立，混凝土配合比也基本确定。一般来说，根据强度（一般7d或者28d的抗压强度）和耐久性要求确定水胶比，根据工作性要求确定坍落度，然后确定用水量和砂率。确定砂率时，一方面要根据混凝土坍落度的要求选择较小砂率，另一方面在胶凝材料和水胶比不变的情况下取坍落度最大时的砂率（最优砂率），最后通过试验选择混凝土黏聚性和保水性较好时的砂率。混凝土生产与应用设计到混凝土原材料、生产、运输、振捣及混凝土养护等几个重要环节，只要各个环节相互协调，才能配制出一个合适的配合比。根据不同情况对混凝土配合比参数进行优化是保证混凝土质量的前提，也是配合比调整的依据和手段。

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用水量优化一般来说水泥水化需要的水仅是水泥质量的23%左右，水泥中多余的水用来满足混凝土的工作性。混凝土中的水一般可以分为：物理力学结合水、物理——化学结合水、水化学结合水。物理结合水是混凝土中各晶格间及粗、细毛孔中的自由水。化学结合水是以严格的定量参加水泥水化，是保证水泥颗粒能充分水化的必需条件。物理化学结合水在混凝土中表现为以吸附薄膜结构存在，是保证水泥颗粒能充分扩散、逐步完成水化反应的必要因素。混凝土用水量确定后，在混凝土生产过程中，受很多因素影响，要根据实验情况及时调整，如：（1）一般而言，在没有加入减水剂时混凝土坍落度变化20mm，混凝土用水量随之变化5kg/m3左右。但掺入减水剂后，调整用水量的这一规律会受影响，尤其是高强度等级混凝土使用聚羧酸减水剂时，3kg/m3左右用水量变化都会引起混凝土拌合物状态的剧烈变化。（2）粗骨料的最大粒径按照16mm、20mm、31.5mm顺序每调一档，用水量就降低5～8kg/m3左右，卵石比碎石用水量少加10kg/m3左右。（3）细骨料越细，用水量越多，粗细度按照粗、中、细顺序每调一档，用水量应增加10kg/m3。（4）水泥标准稠度用水量、粉煤灰需水量比变化、矿粉流动度比发生变化，也会影响混凝土用水量变化。如水泥标准稠度用水量每增加1%，混凝土要达到相同要求的坍落度，则混凝土用水量至少会增加3～5kg/m3。同样，粉煤灰需水量比变化1%，则混凝土用水量也会随之变化3～5kg/m3。（5）细骨料含泥量变化也会影响混凝土用水量，一般来说，含泥量越大，混凝土用水量也越大。尤其是砂含泥量超过5%后，含泥量变化1%，混凝土用水量可能增加5～10kg/m3。（6）粗骨料吸水率也对混凝土用水量有很大影响，如吸水率变化1%，混凝土一般粗骨料用量1000左右，混凝土用水量也即变化10kg/m3左右。

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胶凝材料用量的优化在水胶比不变的条件下，混凝土用水量一旦确定，可以根据水胶比来及时胶凝材料用量。但当计算出来的胶凝材料用量不满足规范JGJ55-2011中所规定的用量时，必须在选用规范中所规定的最小胶凝材料用量。在混凝土生产过程中，有以下情况出现时，胶凝材料用量要进行相应的调整：（1）当混凝土强度等级＜C35时，强度等级每增加一个等级，胶凝材料用量需要增加30～50kg/m3。（2）当混凝土强度等级≥C35时，强度等级每增加一个等级，胶凝材料用量需要增加20～40kg/m3。（3）混凝土坍落度每增加20mm，浆体用量将增加10L/m3，胶凝材料用量也就相应增加20kg/m3左右。（4）施工温度按－5℃～5℃（冬季）、5℃～15℃（春、秋季）、25℃～35℃（夏季），每变化一个季节，胶凝材料用量变化10kg/m3左右，如夏季比春、秋季低10kg/m3左右。（5）粗骨料最大粒径按16mm、20mm、31.5mm顺序每降低一等级，胶凝材料用量需多用10kg/m3左右。（6）细骨料按粗、中、细顺序每增加一等级，胶凝材料用量相应增加15kg/m3左右。（7）混凝土骨料质量变化将引起胶凝材料变化，如，粗骨料空隙率变化1%，胶凝材料用量变化10kg/m3左右；粗骨料针片状含量变化5%，胶凝材料用量可相应变化10kg/m3左右。

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砂率优化砂率作为混凝土配合比的重要参数，在混凝土拌合物工作性方面有非常大影响作用。合适的砂率可以获得满足的混凝土工作性，如果砂率选择不当，也会影响混凝土的工作性，甚至影响混凝土强度。砂率的选取主要依据混凝土的工作性、骨料的品种和级配、细骨料的粗细、粗骨料的粒径及水胶比等相关参数来选取，但在混凝土生产过程中，发生变化时，砂率也应相应改变：（1）混凝土坍落度变化20mm，砂率相应调整1%左右。（2）水胶比每增加0.1，砂率一般应增加3%左右。（3）碎石比卵石的砂率多2%左右。（4）粗骨料为单粒级时，砂率也相应增加2%左右。（5）粗骨料最大粒径可